复杂目标雷达截面计算方法研究

本文研究复杂目标雷达截面的计算方法。研究目标为飞机和舰船等电大尺 寸目标。研究内容涉及电磁散射理论和数值计算两个领域。作者所做工作及主 要研究成果如下： （1）改进了Michaeli提出的严格等效电磁流表达式，通过引入过渡函数因子 并经适当变换，得到了在阴影和反射边界上均保持有限的一致性等效电磁流公 式。当观察方向位于Keller锥上时，改进后的公式可化为Knott和Senior的等 效电磁流公式；当观察点远离入射阴影和反射阴影边界时，过渡函数趋于1， 改进后的公式又成为Michaeli[42]的公式。数值计算表明改进的效果良好。 （2）提出了一种新的等效电磁流边缘分量表达式，该表达式能有效消除增量 长度绕射系数的奇异。数值计算结果与测量结果的比较表明，该表达式比 Michaeli[43]的同类表达式具有更好的计算精度。 （3）研究了复杂目标RCS计算中的多次散射求解问题。推导了用于求解多次 散射的区域投影/物理光学方法。为说明该方法的通用性，利用该方法对角反射 器等典型结构以及飞机等复杂目标的RCS进行了计算，计算结果与实际测量结 果或FDTD结果对比，符合很好。由于该方法导出的基础是物理光学方法，因 而比较容易集成到复杂目标RCS的计算系统中。 （4）比较详细地阐述了电磁散射计算问题中的各种阻抗边界条件。指出了标 准阻抗边界条件、广义阻抗边界条件以及精确阻抗边界条件的应用范围，给出 了几种典型情况下等效表面阻抗的表示式。 （5）推导了介质平板散射的物理光学场解表达式，该表达式可用于计算涂敷 吸波材料目标的RCS。将该表达式用于分析涂层翼形柱体的散射，计算结果和 测量结果有比较好的一致性。通过对直角阻抗劈的散射进行分析，首次探讨了 非良导体目标电磁散射幅相特性随表面阻抗变化的一些规律。 （6）对电大尺寸复杂目标RCS计算的关键技术进行了研究，并对飞机和舰船 等复杂目标的RCS进行了理论计算和分析。设计了几何和拓扑信息存取的数据 结构，给出了生成多面体网格图形的一种实用方法以及由AutoCAD的DXF文 件自动提取目标几何和拓扑信息的方法。此外，还给出了遮挡计算的一种实用 算法，并对面元噪声问题进行了讨论。散射计算中采用了改进的等效电磁流边 缘分量表达式，有效克服了ILDC奇异的限制。采用区域投影/物理光学方法对 多次散射进行了求解。